碲镉汞线性雪崩焦平面器件评价及其应用(特邀)

碲镉汞线性雪崩焦平面探测器具有高增益、高带宽及低过剩噪声等特点,在航空航天、天文观测、军事装备及地质勘探等领域展现了巨大的应用潜力。目前,国内已经开展了碲镉汞线性雪崩焦平面器件的研制工作,但缺乏评价其性能的方法及标准,同时对其的应用仍然处于探索阶段。首先分析了表征线性雪崩焦平面器件性能的关键参数,同时基于碲镉汞线性雪崩焦平面器件的特点,探讨了雪崩焦平面器件在主/被动红外成像、快速红外成像等领域的应用,最后对碲镉汞雪崩焦平面器件的未来发展进行了展望。     

碲镉汞APD焦平面技术研究

采用LPE生长的中波碲镉汞材料,通过B离子注入n-on-p平面结技术制备了规模为256×256,像元中心距为30 μm的碲镉汞APD焦平面探测器芯片。在液氮温度下对其增益、暗电流以及过噪因子等性能参数进行了测试分析,结果表明,所制备的碲镉汞APD焦平面芯片在-8.5 V反偏下平均增益达到166.8,增益非均匀性为3.33%;在0~-8.5 V反向偏置下,APD器件增益归一化暗电流为9.0×10^-14~ 1.6×10^-13 A,过噪因子F介于1.0~1.5之间。此外,还对碲镉汞APD焦平面进行了成像演示,并获得了较好的成像效果。     

HOT器件用旋转式斯特林制冷机研究进展

随着碲镉汞（mercury cadmium telluride,MCT）材料制备工艺的改进和提升,芯片组件的暗电流得到一定程度的抑制,红外探测器芯片组工作温度上升成为发展趋势。高工作温度（high operation temperature）器件的发展推动着小型低温斯特林制冷机向更小尺寸（size）、更小重量（weight）、更低功耗（power）、更低成本（price）、更好性能（performance）的方向发展。本文介绍了HOT器件用斯特林制冷机的SWaP3设计理念,薄壁管短冷指、高效小尺寸控制器、综合热管理、可靠性预测等设计技术,总结了近年国内外HOT器件用旋转式斯特林制冷机的研制进展。     

甚长波碲镉汞红外焦平面探测器

采用砷离子注入p-on-n平面结技术制备了77 K工作温度下截止波长分别为13.23 μm和14.79 μm、像元中心距为25 μm的甚长波640×512探测器,并对其基本性能和暗电流进行了测试和分析。结果表明,对于截止波长为13.23 μm的甚长波640×512（25 μm）,器件量子效率为55%,NETD平均值为21.5 mK,有效像元率为99.81%;对于截止波长为14.79 μm的甚长波640×512（25 μm）,器件量子效率为45%,NETD平均值为34.6 mK,有效像元率为99.28%。这两个甚长波器件在液氮温度下的R₀A分别为19.8 Ω·cm²和1.56 Ω·cm²,达到了“Rule07”经验表达式的预测值,器件噪声主要受散粒噪声限制,显示出了较好的器件性能。     

碲镉汞表面处理中异常现象的分析及控制（英文）

表面处理是碲镉汞（HgCdTe）红外探测器芯片制作流程的开始，其效果会直接影响芯片的良品率。采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）分析手段，探究了碲镉汞表面处理工艺中四种典型的表面异常现象的成因，并提出了相应的控制措施。水痕缺陷的形成机理为吸氧腐蚀，通过稳定氮气气流快速将晶片表面吹干可以控制该缺陷的形成；染色现象的成因为腐蚀液被不均匀稀释或腐蚀液被水等杂质污染，工艺中应严格避免杂质的污染，腐蚀结束后快速冲洗表面；圆斑现象是由于缺陷处吸附清洗液引起，采用异丙醇浸泡后再干燥可以降低该缺陷出现的概率；甲苯与HgCdTe表面直接接触时会导致碲镉汞表面粗糙度增大，工艺中需要避免甲苯和HgCdTe表面的直接接触。